聚羧酸减水剂对β-半水磷石膏性能的影响

研究了4种减水剂对β-半水磷石膏流动度的影响,并进一步分析了不同掺量聚羧酸减水剂PS-L对β-半水磷石膏流动度、凝结时间、标准稠度用水量及力学性能的影响,通过扫描电镜(SEM)、全自动压汞仪(MIP)分析了磷石膏的晶体形貌、孔隙率及孔径分布。结果表明,PS-L可有效增大β-半水磷石膏的流动度,延长凝结时间。当PS-L掺量为0.5%时,标准稠度用水量降低至49%,抗压、抗折强度分别为14.8、3.85 MPa,比空白样分别提高了62.6%、57.1%。PS-L使得粗大的板状晶型减少,晶体间搭接更紧密。当PS-L掺量为0.3%,孔隙率和中值孔径分别为51.6%和1065.3 nm,与空白样相比分别降低了12.17%、27.50%。β-半水磷石膏颗粒越细,在0.1%~0.5%范围内,聚羧酸减水剂PS-L掺量越高,硬化体的力学性能越好。

磷石膏焙烧法制备β-半水石膏

针对磷石膏焙烧制备β-半水石膏过程中温度、时间等关键热工参数控制困难、能耗高的问题,采用静态焙烧和多级动态焙烧两种焙烧方式进行对比,探索磷石膏及浮选纯化后的磷石膏焙烧制备β-半水石膏的最佳热工参数和技术指标。结果表明:纯化磷石膏采用多级动态焙烧制备出的石膏产品在β-半水石膏含量和力学性能方面均优于磷石膏原样。纯化磷石膏在180℃下动态焙烧60 min,可得到β-半水石膏质量分数为87.45%的产品,其初凝、终凝时间分别为3、9 min,2 h抗折抗压强度分别达到3.5、7.8 MPa,满足GB/T 9776—2022《建筑石膏》3级品要求,可以用于建筑石膏行业。

磷石膏制备建筑材料现状及技术路线分析

我国提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,生态环保产业相应面临着机遇与挑战。工业固体废弃物资源化利用可以有效助推“碳达峰”“碳中和”。本文分析了大宗工业固废磷石膏在建筑材料领域的应用技术及产品。指出现有磷石膏利用方式存在的问题及解决方案。提出磷石膏综合利用产品需要多元化,提高热量利用效率,降低生产成本。Ⅱ型无水石膏产品能有效降低磷石膏中磷,氟化合物和有机质的不利影响;α-半水石膏产品有较高的强度,低标准稠度用水量;这两个产品是磷石膏在建筑材料领域无害化利用的方向。流态化煅烧直接换热制备Ⅱ型无水石膏,β-半水石膏已经实现了工业化,这个技术将为磷石膏综合利用产品多元化提供技术支撑。

磷石膏-水泥-矿粉复合材料的性能研究

磷β半水石膏中掺入不同质量分数的水泥和矿粉,组成磷石膏-水泥-矿粉复合材料,主要研究了其耐水性能和体积稳定性,并且采用X射线衍射、扫描电子显微镜等技术分析硬化体的水化产物。结果表明:当水泥和矿粉的掺量分别为5%和25%的时候,其28 d的软化系数为0.85,同时体积稳定性好。水泥和矿粉水化过程中,生成的主要产物水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt)会包裹磷石膏晶体,填充在硬化体的空隙之中,并且二水石膏晶体形貌由交错排列的短粗状变为板状。

磷石膏制备β半水石膏粉的研究

研究了磷石膏制备半水石膏粉的工艺条件,通过添加减水剂改善磷建筑石膏的力学性能。采用常规分析、XRD和扫描电镜等方法对磷石膏原料、磷建筑石膏粉和石膏产品进行分析和表征。结果表明:在温度为180℃和焙烧时间为2.0 h条件下,磷建筑石膏粉β半水石膏质量分数达到75.24%,绝干抗压强度达到9.6 MPa;建筑石膏强度随着减水剂掺量的增加而升高。聚羧酸减水剂掺量为0.7%时,绝干强度达到15.0 MPa,强度提高近64.84%;FDN减水剂掺量为0.7%时,绝干强度达到14.8 MPa,强度提高近62.64%;木质素减水剂掺量为0.7%时,绝干强度达到13.9 MPa,强度提高近52.75%。

磷石膏制备陶瓷模用β-半水石膏及其表征

以磷石膏为原料,制备了陶瓷模用β-半水石膏粉,利用XRF、XRD和SEM等手段研究了预处理和煅烧工艺对磷石膏及β-半水石膏的化学成分、物相和形貌的影响,并测试了β-半水石膏的物理性能。结果表明:以磷石膏为原料制备陶瓷模用β-半水石膏粉在工艺上是可行性的,其物理性能可以达到陶瓷模用β-半水石膏粉合格品的指标,以适量的三聚磷酸钠作为缓凝剂可以改善其凝结过快的不足。

β-半水磷石膏用做铁矿全尾胶结充填固料的研究

β-半水磷石膏作为气硬胶凝材料在建材上已获得广泛应用。研究了β-半水磷石膏的防水改性、凝结性能以及β-半水磷石膏的添加量对全尾矿充填材料性能的影响。结果表明,通过对其防水改性,胶凝材料的软化系数得以提高,其值达到0.82,砂浆的流动直径为150 mm,初终凝时间在2～8 h内可调。β-半水磷石膏和尾矿的质量比达到1∶7时,1,3,7 d的抗压强度分别达到0.65,0.75,1.30 MPa,用β-半水磷石膏制备的全尾胶结充填砂浆完全满足尾矿充填的工艺和性能指标要求。

无水石膏AⅢ对β半水石膏性能的影响及作用机理

以磷石膏为原料生产β半水石膏粉,研究了可溶性无水AⅢ对半水石膏粉的影响,采用常规分析方法、TG-DSC、XRD和扫描电镜等方法对磷石膏原料,β半水石膏粉和石膏产品进行分析和表征。差热分析结果表明：磷石膏低温脱水出现两个DSC吸热峰,峰值仅相差6℃并存在重叠现象,说明脱水反应分两步进行,发生了不同反应,熟石膏粉中存在不同相混合物。半水石膏粉煅烧最佳工艺：焙烧温度在170±5℃内,焙烧时间2h,熟石膏新粉结晶水含量约3.0%,通过陈化,控制结晶水含量4.8%~5.2%,有利于提高熟石膏粉质量。半水石膏水化热效应结果表明：AⅢ活性高,水化速度快,导致添加减水剂时几乎未见减水增强效果,说明AⅢ影响熟石膏粉质量。陈化粉添加减水剂能提高石膏制品强度,聚羧酸系HC掺量0.7%时,绝干强度达到15.0 MPa,强度提高近64.84%;奈系FDN掺量0.7%时,绝干强度达到14.8 MPa,强度提高近62.64%;木质素减水剂掺量0.7%时,绝干强度达到13.9 MPa,强度提高近52.75%。

不同减水剂对β型磷建筑石膏性能的影响

研究了聚羧酸系减水剂和磺化三聚氰胺减水剂在不同掺量的情况下对β型磷建筑石膏的流动性,减水率,凝结时间,以及绝干抗压强度的影响规律。同时利用软件对最佳减水剂(聚羧酸系)不同掺量的绝干抗压强进行非线性拟合,并将拟合结果和实验结果进行对比。结果表明,聚羧酸系减水剂对β型磷建筑石膏的流动性,凝结时间,以及绝干抗压强度有明显的改善,且减水效果较好;磺化三聚氰胺对β型磷建筑石膏的性能总体上没有影响。通过拟合和实验结果得出,掺量为0.48%聚羧酸系减水剂更适用于β型磷建筑石膏。

缓凝剂对磷建筑石膏-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响及其机理研究

磷建筑石膏(β-HPG)力学性能差,凝结硬化快,已有研究表明用普通硅酸盐水泥(OPC)替代部分β-HPG可改善其力学性能,但对此复合体系工作性能的调控作用及机理研究尚不明确。本文探讨了三种缓凝剂对β-HPG-OPC复合体系性能的影响,通过测试凝结时间和抗压强度来表征性能变化,通过分析水化热曲线、电导率曲线、XRD谱和SEM照片来讨论作用机理。研究结果表明,三聚磷酸钠(STPP)对复合体系基本无缓凝作用,蛋白质类SC缓凝剂(SC)和柠檬酸(CA)的缓凝作用均较好,其中SC对初凝时间的延缓作用较好,CA对终凝时间的延缓作用更佳。CA使二水石膏晶体的形貌发生改变,导致体系抗压强度显著降低;SC对二水石膏晶体的粗化作用使体系形成相对致密的微观结构体,对抗压强度影响较小。研究结果将为β-HPG-OPC复合体系工程应用提供重要参考,有助于推进β-HPG在工程中的高附加值利用。

磷石膏悬浮态脱水试验研究

在温度140～200℃、固气比Z 0.03～0.36内,对磷石膏进行悬浮态脱水试验,研究了温度和固气比对脱水过程和产品物相组成的影响规律。结果表明,磷石膏在脱水过程中,二水石膏首先脱水生成β-半水石膏,β-半水石膏进一步脱水生成无水石膏。在停留时间一定的条件下,提高温度对脱水起促进作用,增大固气比则使脱水程度降低。存在最佳的温度和固气比范围,在此范围内能获得以半水石膏为主的产品。结合工业生产实际,对悬浮态工艺条件下建筑石膏的生产控制方法进行了讨论。

基于广义回归神经网络的β型磷建筑石膏强度预测

本文利用工业废弃物磷石膏制备β型磷建筑石膏,并确定了影响β型磷建筑石膏强度的因素及特点,在此基础上,建立了β型磷建筑石膏强度预测的广义回归神经网络(General Regression Neural Network,GRNN)模型,利用实验室中制备β型磷建筑石膏的15组统计数据作为学习样本,通过网络拟合训练和预测分析,得到了较高精度的预测结果,证明了GRNN的非线性映射能力、容错性和自学习性用于β型磷建筑石膏强度预测是非常有效的,避免了大量盲目的配比试验及资源浪费,提高了实验水平和效率。

磷石膏一步法制备β型建筑石膏粉试验研究

以云南某磷化工企业副产磷石膏为研究对象,通过对其制备建筑石膏粉的温控机制的研究,采用一步法制备出了β建筑石膏粉,并对β建筑石膏粉的组成及力学性能进行了分析,结果表明:在煅烧温度为170℃、升温速率为10℃/min、保温2 h、陈化5 d的条件下,β建筑石膏粉的β半水石膏质量分数达到74.61%、绝干抗压强度达到6.15 MPa、绝干抗折强度达到3.71 MPa,与天然石膏粉性能相近,可以替代天然石膏粉使用,对于磷石膏的资源化利用具有积极的推动作用。

改性β-半水磷石膏固化含铅淤泥的性能及机理

采用改性β-半水磷石膏(MPG)(组成(w):50%β-半水磷石膏、23%矿渣、15%磷渣、10%熟料和2%生石灰)对含铅淤泥进行固化稳定化。实验结果表明:MPG固化材料对含铅淤泥固化效果显著,养护28 d后MPG固化体的无侧限抗压强度比水泥固化体提高了73.59%,pH降低了18.24%;MPG固化体的含水率比未固化淤泥降低了48.35%,Pb(Ⅱ)浸出浓度降低了98.48%,仅为0.032 mg/L,低于GB 3838—2002中Ⅲ类地表水Pb(Ⅱ)限值。表征结果显示,MPG固化体中生成大量钙矾石晶相,与C—S—H凝胶紧密连接,使固化体结构更加密实。

超声改性磷石膏晶须对PP复合材料结构与性能影响

将磷石膏晶须(PGW)超声改性处理,并采用熔融共混工艺制备PGW/聚丙烯(PP)复合材料,研究磷石膏晶须(PGW)超声改性作用对复合材料结构与性能影响。通过傅立叶红外光谱分析(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、激光粒度分析、偏光显微镜(POM)表征、差式扫描量热(DSC)表征、热变形温度(HDT)表征和力学分析等分析测试方法分别对PGW、PGW/PP、超声后的磷石膏晶须(UPGW)/PP复合材料结构及性能测试、表征、分析。结果表明:超声改性对PGW的化学结构影响较小,不改变PGW的化学成分,但对形态结构影响作用较大,粒径减小51.4%,其长度和直径分别减小73.4%,33.3%;超声改性可以显著增强PGW诱导PP的β晶异相成核,使得UPGW/PP复合材料β晶含量增加45.5%;复合材料的冲击强度得到大幅提高。

聚丙烯纤维增强半水磷石膏人工土壤的研究

以天然土壤为骨架,β半水磷石膏为胶凝材料,掺入粉煤灰和泥炭土制备人工土壤。研究了聚丙烯纤维长度、掺量对人工土壤强度、收缩率及抗冲刷性能的影响。结果表明:聚丙烯纤维长度和掺量对人工土壤强度、收缩率和侵蚀系数有一定影响。当聚丙烯纤维长度为12 mm时,抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。当纤维长度为12 mm时,随着纤维掺量的增加,人工土壤14 d、28 d和绝干抗折、抗压强度先增后减,侵蚀模数先减后增,收缩率先降后升。当聚丙烯纤维掺量为0.3%时,人工土壤抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。

矿物掺合料对硝基β磷石膏的改性研究

研究了粉煤灰、水泥、粉煤灰-石灰、水泥-石灰四种矿物掺合料对硝基β磷石膏的标稠、凝结时间、强度、吸水率和软化系数的影响。结果表明,不同矿物掺合料对硝基β磷石膏物理性能影响不同,粉煤灰的加入使得凝结时间延长,水泥的加入使得凝结时间变短;矿物掺合料会降低硝基β磷石膏强度,仅当粉煤灰-石灰掺入量分别为15%、5%时,抗折抗压强度保持不变;粉煤灰的掺入增大硝基β磷石膏软化系数,水泥可以降低吸水率。

减水剂对硝基β磷石膏性能影响的研究

研究了三聚氰胺系高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂、ZJ8010三种减水剂对硝基β磷石膏的标准稠度、凝结时间及硬化强度的影响规律。结果表明,掺入ZJ8010硝基β磷石膏的标准稠度明显降低,凝结时间明显延缓及初终凝时间间隔增大,但石膏硬化强度降低;三聚氰胺系高效减水剂与聚羧酸高性能减水剂对硝基β磷石膏的标准稠度与凝结时间影响较小,但会在降低标稠的同时增加石膏硬化强度。

利用磷石膏制β-半水石膏砌块的实验

研究了磷石膏制备β-半水石膏粉的工艺条件。采用常规分析、XRD和扫描电镜等方法对磷石膏原料、磷建筑石膏粉和石膏产品进行分析和表征。结果表明:磷石膏的最佳脱水温度为170℃、脱水时间为7h、陈化时间为4d,石膏砌块的抗压强度达到10.2 MPa。SEM分析表明,石膏砌块内部结构致密、晶体间的交织搭接较好,是抗压强度升高的主要原因。

磷建筑石膏-高强石膏混合相的力学性能研究

磷建筑石膏强度低,应用受限。通过掺入高强石膏以获取满足强度的石膏胶凝材料,利废环保。结果表明:随高强石膏掺量增加,硬化体的绝干强度增大,但低于线性内插法计算的强度值,误差小于10%;线性膨胀率先减小后增加。通过X射线衍射分析、X射线光电子能谱和拉曼光谱知,混合石膏相与单一石膏相的水化产物均为二水石膏,其原子排列的精细结构没有本质差别。通过扫描电子显微镜可知,混合相的水化产物兼有磷建筑石膏和高强石膏的水化产物特征形貌。两种半水石膏水化速率差别大,导致晶粒间存在内应力,是强度和线性膨胀率降低的原因。